專利名稱：添加劑和使用該添加劑的噴墨記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以能夠使水溶性染料具有耐水性的陽離子樹脂作為主要成分的添加劑，和涉及在一基材的表面和/或內(nèi)部含有這種添加劑的噴墨記錄介質(zhì)。
作為使用這種記錄方式的一種記錄介質(zhì)，可使用靜電傳送用的紙張或手寫用的普通紙，但是為了得到良好的記錄影像，所述記錄介質(zhì)必須具有下列兩個(gè)性能。第一個(gè)性能是良好的吸墨性、粘附至介質(zhì)表面的墨滴快速地滲透至介質(zhì)的內(nèi)部，影像快速地形成干的外觀，且影像在與記錄設(shè)備、其它介質(zhì)或手接觸時(shí)不會(huì)發(fā)生污染。第二個(gè)性能是，墨滴在介質(zhì)的內(nèi)部或表面不會(huì)過度地?cái)U(kuò)散滲透，且由墨滴記錄的點(diǎn)不會(huì)變成太大或形成歪曲的形狀。
在油墨中使用的彩色組分可以是直接染料、酸性染料、堿性染料、反應(yīng)性染料、分散染料或各種顏料。水溶性染料是最經(jīng)常使用，但在噴墨記錄的場(chǎng)合下，通常存在一個(gè)極嚴(yán)重的問題，就是被記錄的影像具有差的耐水性。例如，當(dāng)通過噴墨記錄方法記錄的影像是在室外放置時(shí)，可能發(fā)生影像由于雨水玷污和記錄的影像不再能夠被識(shí)別。另外地，如果影像在高濕度條件下長(zhǎng)期保留，它可能玷污和破壞影像質(zhì)量。
因此，為了如特開昭55-150397號(hào)公報(bào)中所述使噴墨記錄的記錄影像耐水化，得到一個(gè)發(fā)明，其中在使用水性染料油墨進(jìn)行印刷之后，使用與染料形成一色淀的耐水化反應(yīng)試劑。
添加作為油墨耐水化劑的各種化合物至噴墨記錄介質(zhì)的油墨接受層的方法是公知的。例如，特開昭JP 56-59239公開了一種聚陽離子聚電解質(zhì)，特開昭JP 61-68788介紹了一種聚烯丙基胺的弱酸鹽，特開昭JP60-49990提出了一種聚亞烷基氨、多胺、雙氰胺，特開昭JP1-157884公開了陽離子脫乙酰殼多糖，特開昭JP 6-92011提出了陽離子變性膠體二氧化硅，而特開昭JP 6-920112介紹了二甲基胺和表氯醇的一種共聚物，這些化合物被預(yù)先添加至油墨接受層中。
除了上述的化合物，陽離子樹脂例如雙氰胺·甲醛樹脂，二亞乙基三胺·雙氰胺·氯化銨縮合物，(甲基)丙烯酰氧基—烷基三烷基氯化銨聚合物，二甲基二烯丙基氯化銨聚合物、乙亞胺聚合物，二烯丙基胺聚合物和氨/表氯醇/二甲胺共聚物，是已公知作為油墨耐水化劑。
前述水溶性陽離子樹脂通過鍵接至陰離子水溶性直接染料、酸性染料、反應(yīng)性染料等而形成絡(luò)合物，由此增長(zhǎng)了水溶性涂料的耐水性和防止了用水溶性涂料染色的紗線、布料等的脫色。然而，如果當(dāng)與染料分子絡(luò)合時(shí)在環(huán)境中存在水等溶劑，那么所述絡(luò)合物將容易從染色的物體替換下來，所以這些水溶性陽離子樹脂具有明顯低的防水效果，且即它們被用作噴墨記錄介質(zhì)，它們也不具有令人滿意的記錄質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種以陽離子樹脂作為其主要成分的添加劑，其在改進(jìn)經(jīng)水溶性染料涂色或記錄的影像的防水性方面具有大大的有效性。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種適用于通過噴墨記錄方式進(jìn)行彩色記錄的記錄介質(zhì)，其不僅解決了作為常規(guī)噴墨記錄介質(zhì)缺點(diǎn)的記錄文字和影像的防水性不足的問題，而且改進(jìn)了分辨度和色彩，提供類似于銀鹽照片的高分辨度，且相比于目前在油墨中使用的染料的色彩，記錄的文字或影像的色彩的差別是小的。
發(fā)明的綜述本發(fā)明涉及一種以陽離子樹脂作為主要成分的添加劑，該樹脂是至少由仲胺、氨、表氯醇和交聯(lián)劑反應(yīng)得到的樹脂，且涉及一種噴墨記錄介質(zhì)，其在一基材的表面和/或內(nèi)部包含所述添加劑。本發(fā)明的添加劑部分地以包含交聯(lián)結(jié)構(gòu)的陽離子樹脂作為主要成分，因此，即使水等溶劑存在于環(huán)境中，與染料分子的絡(luò)合物也不能容易地從被染物上替換下來，且影像的耐久性能夠被大大地改進(jìn)。本發(fā)明的添加劑不僅有效地改進(jìn)了水性油墨影像的耐久性，而且改進(jìn)了影像的分辨度和色調(diào)。因此，通過將以陽離子樹脂作為主要成分的添加劑混入至記錄介質(zhì)的表面和/或內(nèi)部，得到的噴墨記錄介質(zhì)不僅具有極佳的耐水性以及具有小的墨點(diǎn)浸透，而且具有與染料本身相同的發(fā)色色彩，且使得得到高分辨度、高質(zhì)量影像。優(yōu)選實(shí)施方案的描述本發(fā)明的陽離子樹脂以仲胺、氨、表鹵代醇化合物和交聯(lián)劑作為必須組分，且可通過它們的反應(yīng)而得到。這些組分可單獨(dú)使用，或者可一起使用它們的兩種或多種的混合物。
在本發(fā)明中使用的仲胺可以是脂族仲胺，芳族仲胺或環(huán)狀仲胺，但是脂族仲胺是優(yōu)選的。脂族仲胺的實(shí)例是二甲胺、二乙胺、二丙胺、二苯甲胺、乙基單甲基胺、甲基丙基胺、丁基單甲基胺、甲基辛胺和甲基月桂基胺。在這種二烷基胺中，特別合適的是二甲胺、二乙胺和乙基單甲胺。
在本發(fā)明中使用的氨可以是液胺、氨氣和氨水溶液之中的任一，氨水溶液的濃度沒有特別的限制。
在本發(fā)明中使用的表鹵代醇可以是表氯醇、表碘醇或表溴醇，特別優(yōu)選表氯醇。
在本發(fā)明中使用的交聯(lián)劑可以是具有兩個(gè)或多個(gè)交聯(lián)官能團(tuán)例如醛基、環(huán)氧基和異氰酸酯基的任何化合物，但是優(yōu)選含有環(huán)氧基的化合物。合適的實(shí)例是多官能環(huán)氧化合物例如聚乙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、聚丁二醇二縮水甘油醚、聚亞丁基二醇二縮水甘油醚、間苯二酚二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、1，6—己二醇二縮水甘油醚、雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚A聚乙二醇二縮水甘油醚、雙酚A聚丙二醇二縮水甘油醚、水合雙酚A二縮水甘油醚、對(duì)苯二酚二縮水甘油醚、對(duì)苯二甲酸二縮水甘油醚、山梨糖醇多縮水甘油醚、聚甘油多縮水甘油醚、季戊四醇多縮水甘油醚、一縮二甘油多縮水甘油醚、甘油多縮水甘油醚，和三羥甲基丙烷多縮水甘油醚。
對(duì)于合成陽離子樹脂的方法，在特開昭JP 10-152544中，公開了氨、胺類和表鹵代醇類可以進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)順序。然而，對(duì)于本發(fā)明的陽離子樹脂的合成，在首先將仲胺和氨在反應(yīng)溶劑中一起混合后，將表鹵代醇化合物徐徐滴入，且然后徐徐加入交聯(lián)劑。如果交聯(lián)劑和仲胺或氨首先反應(yīng)，則所述反應(yīng)變得不均一，且沒有得到目標(biāo)化合物。
在合成本發(fā)明的陽離子樹脂的優(yōu)選方法中，仲胺和氨是在低于常溫以下的溫度下溶解在水或有機(jī)溶劑中，例如甲醇、乙醇、2-丙醇、丁醇、乙二醇、二惡烷、二甲基甲胺、2-乙氧基乙醇或二甲亞砜、滴入表鹵代醇后，將反應(yīng)混合物的溫度升高至30-100℃，添加入交聯(lián)劑且進(jìn)行反應(yīng)10-20小時(shí)。
在本發(fā)明的陽離子樹脂中通過仲胺、氨、表鹵代醇化合物和交聯(lián)劑反應(yīng)得到的單體組分的合適摩爾比(仲胺∶氨水∶表鹵代醇化合物∶交聯(lián)劑)是1∶0.01-2∶0.5-2.5∶0.00005-0.05，且優(yōu)選是1∶0.02-1∶0.8-2.2∶0.0001-0.01。
如果表鹵代醇化合物是低于0.5摩爾，則仲胺和氨不能與表鹵代醇充分地反應(yīng)，因此即使所得的化合物是用作記錄介質(zhì)，也是難于得到使所記錄影像具有極佳耐水性的噴墨記錄靶。如果表鹵代醇化合物是增長(zhǎng)至2.5摩爾以上，所得的樹脂是難溶或不溶于水中，所以是不適合用于制備在水體系中的記錄介質(zhì)，且必須在溶劑體系中制備。
另外，如果交聯(lián)劑是增長(zhǎng)至超過0.05摩爾，盡管原因是不清楚的，所需的化合物不能被得到且它是難于用于制備本發(fā)明的記錄介質(zhì)。相反地，如果交聯(lián)劑是降低至0.00005摩爾以下，具有良好影像耐水性的良好噴墨記錄介質(zhì)不能被得到。
本發(fā)明的陽離子樹脂的重均分子量?jī)?yōu)選是10,000-500,000，且更優(yōu)選是50,000-250,000。如果重均分子量是大于500,000，且記錄影像的耐水性不能增長(zhǎng)。相反地，如果重均分子量是低于10,000，與染料分子的反應(yīng)性增長(zhǎng)太多，因此當(dāng)樹脂與油墨接觸時(shí)，它與油墨中的染料分子快速地反應(yīng)以制得沉淀，且在這種情況下，記錄介質(zhì)的油墨吸收性下降。
雖然本發(fā)明的陽離子樹脂被認(rèn)為是通過仲胺、氨、表鹵代醇化合物和交聯(lián)劑的共聚合制得的，但這種陽離子樹脂的分子結(jié)構(gòu)還沒有被本發(fā)明者和其它人說明過。
在這種陽離子樹脂的合成最終相中的反應(yīng)體系的狀態(tài)是溶液狀或膠體狀，且PH是4-9。顏色是淺黃色、黃色、黃褐色、赤褐色或褐色。
以本發(fā)明的陽離子樹脂作為主要成分的添加劑(以下簡(jiǎn)單地稱作為添加劑)可以是在合成本發(fā)明的陽離子樹脂組合物完成時(shí)所得到的溶液或者它也可以在本身的膠體狀態(tài)下使用。溶劑或未反應(yīng)的單體當(dāng)然也可被除去。此外，可將諸如穩(wěn)定劑或防腐劑之類的試劑添加至本發(fā)明的添加劑中，其用量是它們不損壞本發(fā)明的有效性。
作為本發(fā)明所用的噴墨記錄介質(zhì)的基材，雖然紙張是典型的，但布料、無紡布、樹脂片材、薄膜、合成紙或金屬板等也可適當(dāng)?shù)赜米髌渖峡赡車娔涗浀慕橘|(zhì)。
含有本發(fā)明的添加劑的噴墨記錄介質(zhì)可以通過如下步驟制得將一基材浸漬在含有本發(fā)明的添加劑的浸漬液中、然后干燥、或?qū)⒈景l(fā)明的添加劑混入一涂料液中，涂布該涂料液至所述基材上并干燥以在記錄介質(zhì)的表面上形成含有本發(fā)明的添加劑的涂層，或者當(dāng)基材是紙張時(shí)，通過在紙張的制備過程中將所述添加劑與所述紙漿和在基材制備步驟的其它組分混合，且這些方法也可結(jié)合使用。如果必要的話，這些方法可進(jìn)一步與公知的方法結(jié)合例如浸漬方法、涂層方法和內(nèi)添加方法。
前述的浸漬液或涂料液可以含有通常使用的其它添加劑，例如填料或粘合劑、顏料、保水劑、抗水劑、潤滑劑、防腐劑、表面活性劑或?qū)щ妱?br> 干燥方法可以是任一的通常方法，例如蒸汽加熱器、氣體加熱器、紅外加熱器、電加熱器、熱風(fēng)干燥器、微波或圓筒干燥器。在干燥之后，如果必要，通過拋光機(jī)例如作為后處理的高度砑光機(jī)和進(jìn)行拋光加工的軟砑光機(jī)使得產(chǎn)物具有適當(dāng)?shù)墓鉂?。另外，也可適當(dāng)實(shí)施通常的機(jī)械加工。
如上所述，所得的噴墨記錄介質(zhì)可含有任意量的本發(fā)明的添加劑，特別優(yōu)選0.1-25g/m2的范圍。如果所述量是低于0.1g/m2，當(dāng)介質(zhì)是用在具有高油墨排放量的噴墨記錄設(shè)備中時(shí)，耐水性是不足的，且當(dāng)所述量是高于25g/m2時(shí)，染料本身的色彩和所記錄影像的色彩發(fā)生偏移，以致于影像質(zhì)量變差。
用于噴墨記錄的水性油墨通常含有作為顏料的水溶性直接染料、堿性染料或反應(yīng)性染料、以及作為溶劑的水、低級(jí)醇或者其的烷基醚。所述低級(jí)醇優(yōu)選是多元醇例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或甘油，和它們的烷基醚，且它們的烷基醚優(yōu)選是低級(jí)烷基醚，例如二乙二醇單甲基醚，二乙二醇單乙基醚和三乙二醇單甲基醚。其它油墨添加劑例如是防霉劑，殺菌劑、抗氧化劑、PH調(diào)節(jié)劑、分散劑、防銹劑、敖合劑、表面活性劑或粘度調(diào)節(jié)劑等等。
當(dāng)本發(fā)明的添加劑是用在噴墨記錄介質(zhì)中時(shí)，作為油墨中的顯色成分的染料分子的陰離子與本發(fā)明的添加劑相互作用，以致于水溶性染料變成不溶于或難溶于水中。結(jié)果，用高分辨度記錄的影像作為記錄介質(zhì)中的圖形或文字變成耐水的，不會(huì)浸透，且得到具有小變化色彩的極佳影像。
雖然上述相互作用的機(jī)理是不清楚的，通過仲胺、氨、表鹵代醇化合物和交聯(lián)劑的共聚合得到的陽離子樹脂可形成適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在反應(yīng)之后，這個(gè)樹脂與溶劑混合，但是認(rèn)為，它在干燥之后變成不溶于水，且因此比現(xiàn)有的陽離子樹脂具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)異的效果。
本發(fā)明的添加劑也可防止使用水溶性染料染色的紗線和布料的脫色，且這被歸功于上述的原因。
將202.9克二甲胺(50％)、17.6克24重量％的氨水和310克水加入至一個(gè)裝配有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和溫度計(jì)的反應(yīng)器中，且在通過攪拌均勻地溶解上述組分之后，使用所述滴液漏斗將238.6克表氯醇化合物滴入。在滴加完成之后，混合物在70℃下反應(yīng)20小時(shí)以得到含有45％固體的黃色液狀水溶液。通過高效液相色譜測(cè)定的所得聚合物的重均分子量約為20000。該物質(zhì)將稱作為添加劑9。對(duì)比合成例2將232.2克二甲胺(50％)和317.4克水加入至一個(gè)裝配有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和溫度計(jì)的反應(yīng)器中，且在通過攪拌均勻地溶解上述組分之后，使用所述滴液漏斗將238.6克表氯醇化合物滴入。在滴加完成之后，混合物在80℃下反應(yīng)15小時(shí)以得到含有45％固體的黃色液狀水溶液。通過高效液相色譜測(cè)定的所得聚合物的重均分子量約為40000。該物質(zhì)將稱作為添加劑10。對(duì)比合成例3將500.0克單烯丙基胺鹽酸(60％)和1.5克2，2-偶氮雙-(2-脒基丙烷)二鹽酸加入至一個(gè)裝配有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和溫度計(jì)的反應(yīng)器中，且該混合物在70℃下反應(yīng)15小時(shí)以得到單異丙基胺聚合物的2，2-偶氮雙-(2-脒基丙烷)交聯(lián)化合物。接下來，將所得產(chǎn)物用165.2克水稀釋以得到含有45％固體的黃色液狀水溶液。通過高效液相色譜測(cè)定的所得聚合物的重均分子量約為18000。該物質(zhì)將稱作為添加劑11。對(duì)比合成例4將700.0雙氰胺、600.0克二亞乙基三胺、400.0克水和100克氯化銨加入至一個(gè)裝配有攪拌器、回流冷凝器、滴液漏斗和溫度計(jì)的反應(yīng)器中，且該混合物在140℃下反應(yīng)4小時(shí)。在反應(yīng)過程中氨氣劇烈地排出。當(dāng)氨氣的排放降低之后，停止加熱，加入600克水，并加入270克鹽酸以中和產(chǎn)物以得到含有47％固體的黃色液狀水溶液。通過高效液相色譜測(cè)定的所得聚合物的重均分子量約為10000。該物質(zhì)將稱作為添加劑12。噴墨記錄介質(zhì)上的應(yīng)用例噴墨記錄介質(zhì)的基材的制備將作為填料的12份高嶺土、0.1份松香施膠劑(商品名SizepinNT-76荒川化學(xué)社制造)和0.3份硫酸銨、0.3份陽離子化淀粉和0.01份產(chǎn)率提高劑(商品名Pearl Flock FR-C，星光化學(xué)工業(yè)社)與100份含有闊葉木漂白漿的紙漿液混合以制得漿料懸浮液。紙張是由通過夾網(wǎng)造紙機(jī)得到的漿料懸浮液制得的、干燥和砑光機(jī)拋光以得到重為72g/m2的原料紙。
在用打印機(jī)記錄30秒鐘之后，將影像于20℃下浸沒在去離子水中30秒鐘，并且在靜置和干燥之后，通過肉眼觀察評(píng)估滲透性。在評(píng)估結(jié)果中，⊙表示無滲透性的良好結(jié)果，○表示觀察到有一些滲透性但實(shí)際上不足以引起問題，△表示觀察到滲透性且足以引起問題，且×表示具有大的滲透性的不好結(jié)果。(分辨度)用打印機(jī)記錄細(xì)線，并用肉眼進(jìn)行評(píng)估。在測(cè)試結(jié)果中，⊙表示具有小滲透性和狹窄線條的良好結(jié)果，○表示有稍微滲透性和稍寬線條但實(shí)際上不足以引起問題，△表示有滲透性和較寬線條且足以引起問題，且×按照表示具有滲透性和寬線條的不好結(jié)果。表1透光率測(cè)定結(jié)果
*1單烯丙基胺聚合物的2-2-偶氮雙-(2-脒基丙烷)交聯(lián)物質(zhì)*2摩爾比二甲胺∶二亞乙基三胺∶NH4Cl＝1∶0.7∶0.22表2噴墨記錄適合性評(píng)價(jià) 根據(jù)本發(fā)明，通過將以陽離子樹脂作為主要成分的添加劑加入至記錄介質(zhì)的表面和/或內(nèi)部，可得到具有耐水性、小滲透性和高分辨度的噴墨記錄介質(zhì)，這個(gè)樹脂是通過仲胺、氨、表氯醇和交聯(lián)劑作為必須組分而得到的。
本發(fā)明的實(shí)用工業(yè)領(lǐng)域通過使用本發(fā)明的添加劑，適合于噴墨記錄方法的彩色記錄的記錄介質(zhì)、得到具有色彩偏移小、分辨度高和極佳影像再現(xiàn)性包括顏色再現(xiàn)性。另外，當(dāng)使用水溶性染料時(shí)，本發(fā)明的添加劑防止了所染色紗線或布料的褪色。
權(quán)利要求
1.一種以陽離子樹脂作為主要成分的添加劑，該樹脂是至少由仲胺、氨、表鹵代醇和交聯(lián)劑反應(yīng)得到。
2.一種噴墨記錄介質(zhì)，其在一薄膜基材的表面或內(nèi)部包含如權(quán)利要求1中所述的添加劑。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨記錄介質(zhì)，其中所述記錄介質(zhì)是通過在油墨吸收性差的片狀基材表面上提供油墨吸收層而制成，且權(quán)利要求1所述的添加劑是包含在所述的油墨吸收層中。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨記錄介質(zhì)，其中所述片狀基材是普通紙，或在基材表面上含有適用于通過水性油墨記錄的記錄層的涂層紙。
5.如權(quán)利要求4所述的噴墨記錄介質(zhì)，其中所述普通紙或涂層紙是通過含有權(quán)利要求1所述的添加劑的溶液浸漬。
6.如權(quán)利要求4所述的噴墨記錄介質(zhì)，其中所述普通紙或涂層紙基材是由含有權(quán)利要求1所述的添加劑的紙漿料懸浮液制得。
7.如權(quán)利要求5所述的噴墨記錄介質(zhì)，其中所述普通紙或涂層紙基材含有權(quán)利要求1所述的添加劑。
全文摘要
一種能夠改進(jìn)對(duì)制品進(jìn)行染色的水溶性染料的耐水性的添加劑;和在含有所述添加劑的噴墨記錄介質(zhì)上記錄的文字或影像在耐水性和清晰度方面是極佳的,且適合于彩色記錄。所述添加劑是通過將仲胺、氨、表鹵代醇和交聯(lián)劑作為主要成分進(jìn)行反應(yīng)得到的。所述記錄介質(zhì)是通過使得所述添加劑存在于一基材的表面和/或內(nèi)部而制得的。
文檔編號(hào)C08G73/02GK1345346SQ00805704
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川真, 熊澤納里子 申請(qǐng)人:日本制紙株式會(huì)社